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저칼륨혈증

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목차

1. 개요

저칼륨혈증은 혈중 칼륨 농도가 정상 범위보다 낮은 상태를 의미하며, 다양한 원인에 의해 발생할 수 있다. 주요 원인으로는 신장 또는 소화관을 통한 과도한 칼륨 배설, 섭취 부족, 세포 내로의 칼륨 이동 등이 있으며, 이뇨제, 특정 약물, 질병 등이 관련될 수 있다. 증상은 경미한 경우 무증상일 수 있지만, 심한 경우 근육 약화, 부정맥, 호흡 곤란, 심한 경우 횡문근융해증과 같은 심각한 증상을 유발할 수 있다. 진단은 혈액 검사를 통해 혈청 칼륨 농도를 측정하고, 심전도 검사를 통해 특징적인 변화를 확인하며, 원인에 따라 신장성/신외성 감별을 시행한다. 치료는 원인 질환을 치료하고 칼륨을 보충하는 것을 목표로 하며, 경증의 경우 칼륨이 풍부한 식품 섭취나 경구 보충제를 사용하고, 중증의 경우 정맥 주사를 통해 칼륨을 보충한다.

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저칼륨혈증
일반 정보
분야중환자 의학
증상피로감
다리 경련
쇠약
변비
비정상적인 심장 박동
합병증심정지
발병해당 없음
지속 기간해당 없음
유형해당 없음
원인설사
푸로세미드 및 스테로이드와 같은 약물
투석
요붕증
고알도스테론혈증
저마그네슘혈증
식단에서 충분히 섭취하지 못함
위험 요인해당 없음
진단혈액 칼륨 농도 < 3.5 mmol/L
감별 진단해당 없음
예방해당 없음
치료식단 변화
칼륨 보충제
근본적인 원인에 따라 결정
약물해당 없음
예후해당 없음
빈도병원에 입원한 사람들의 20%
질병 정보
DiseasesDB6445
ICD-10E87.6
ICD-9276.8
ICD-O해당 없음
OMIM해당 없음
MedlinePlus000479
eMedicine 주제응급
eMedicine 항목273
MeSH IDD007008

2. 원인

칼륨은 우리 몸의 여러 기능, 특히 근육과 신경 활동에 필수적인 전해질이다. 체내 칼륨의 약 98%는 세포내에 존재하며, 나머지 적은 양만이 혈액을 포함한 세포외액에 있다. 이러한 세포 안과 밖의 높은 농도 기울기는 주로 Na+/K+ 펌프에 의해 유지된다.

신경 세포가 제대로 기능하기 위해서는 세포 안팎의 칼륨 농도 차이로 인해 발생하는 전기화학적 기울기가 매우 중요하다. 특히 칼륨은 신경 세포가 활동 전위를 발생시킨 후 다시 안정 상태(휴지막 전위)로 돌아가는 재분극 과정에 핵심적인 역할을 한다. 만약 혈액과 같은 세포외액의 칼륨 농도가 정상보다 낮아지면(저칼륨혈증), 세포막 안팎의 칼륨 농도 기울기가 변하면서 신경 세포가 과분극 상태가 된다. 이는 골드만 방정식으로 설명될 수 있으며, 과분극된 신경 세포는 활동 전위를 일으키기 위해 평소보다 더 강한 자극을 필요로 하게 된다.

심장에서도 저칼륨혈증은 문제를 일으킬 수 있다. 세포 밖 칼륨 농도가 낮아지면 심장 세포의 나트륨 채널이 활동 전위 후 완전히 회복되지 못하게 하여 부정맥 발생 가능성을 높인다. 또한, 역설적이게도 세포 밖 칼륨 감소는 특정 칼륨 채널(IKr)의 활동을 억제하여 심장 세포의 재분극을 지연시킨다. 이렇게 재분극이 지연되면 비정상적인 전기 신호가 심장 내에서 반복적으로 발생하는 재진입성 부정맥이 생길 위험이 커진다.[31]

2. 1. 칼륨 섭취 부족

가장 명백한 원인은 칼륨이 함유된 음식을 충분히 섭취하지 않거나(저칼륨 식단) 금식 또는 굶주림이다. 하지만 일반적으로 체내에서 칼륨이 대량으로 손실되지 않는 한, 이는 저칼륨혈증의 드문 원인으로 간주된다. 주로 신경성 식욕부진증(거식증) 환자나 케톤체생성성식사(케토제닉 식단)를 따르는 사람에게서 발생할 수 있다.

2. 2. 위장관 또는 피부를 통한 칼륨 손실

저칼륨혈증의 흔한 원인 중 하나는 위장관계나 피부를 통해 칼륨이 과도하게 손실되는 것이다. 이는 종종 많은 양의 체액이 몸 밖으로 빠져나가면서 칼륨도 함께 배출될 때 발생한다.

구체적인 원인은 다음과 같다:

  • 설사: 설사를 통해 많은 양의 칼륨이 손실될 수 있다.
  • 과도한 땀 (발한): 땀을 매우 많이 흘리는 경우, 땀을 통해 칼륨이 빠져나갈 수 있다. 특히 한국의 여름철과 같이 덥고 습한 환경에서 장시간 야외 활동이나 노동을 할 경우 주의가 필요하다.
  • 압궤손상: 근육이 심하게 으스러지는 등의 손상을 입으면 손상된 세포에서 칼륨이 빠져나와 손실될 수 있다.
  • 수술: 수술 과정이나 수술 후 회복 과정에서 체액 손실과 함께 칼륨이 손실될 수 있다.
  • 구토: 구토 자체로 많은 양의 칼륨이 직접 손실되는 것은 아니다. 하지만 구토 후에 알칼리증이 발생하면, 신장에서 소변으로 칼륨을 더 많이 배출하게 되어(중탄산뇨증 환경에서 K+의 요로 손실 증가) 간접적으로 저칼륨혈증을 유발할 수 있다. (자세한 내용은 알칼리증 섹션 참조)
  • 기타 위장관계 문제: 췌장루(췌장액이 몸 밖으로 새는 상태)나 선종(주로 대장에 생기는 양성 종양)과 같은 질환도 위장관을 통한 칼륨 손실의 원인이 될 수 있다.

2. 3. 신장을 통한 칼륨 배설 증가

신장을 통해 칼륨이 과도하게 배설되어 저칼륨혈증이 발생하는 경우는 다음과 같다.

  • 약물: 특정 약물은 소변을 통한 칼륨 손실을 증가시킬 수 있다. 특히 항고혈압제로 사용되는 루프 이뇨제(예: 푸로세미드)와 티아지드 이뇨제(예: 히드로클로로티아지드)는 저칼륨혈증의 흔한 원인이다. 항진균제인 암포테리신 B나 항암제 시스플라틴과 같은 다른 약물들도 장기간 사용 시 저칼륨혈증을 유발할 수 있다. 또한, 일부 운동선수[11]나 섭식장애[12] 환자가 이뇨제를 남용하는 경우에도 소변으로 칼륨이 과도하게 배출되어 저칼륨혈증이 나타날 수 있다.

  • 저마그네슘혈증: 혈중 마그네슘 수치가 낮으면 저칼륨혈증이 발생할 수 있다. 마그네슘은 신체가 칼륨을 적절히 처리하는 데 필수적이기 때문이다. 때로는 칼륨을 보충해도 저칼륨혈증이 개선되지 않는 경우 저마그네슘혈증을 의심해 볼 수 있으며, 다른 전해질 이상이 동반될 수도 있다.

  • 알칼리증: 혈액의 pH가 비정상적으로 높아지는 알칼리증 상태에서는 여러 상호 관련된 기전을 통해 칼륨이 혈장과 간질액에서 소변으로 이동하여 일시적인 저칼륨혈증이 발생할 수 있다.
  • 신장의 집합관에 있는 특정 세포(B형 삽입세포)는 알칼리증 상태에서 수소 이온(H+)을 재흡수하고 중탄산염(HCO3−)을 분비한다. 이 과정에서 세포 내 칼륨 농도가 증가하며, 증가된 칼륨은 칼륨 채널을 통해 세뇨관 내강으로 분비된다.[13]
  • 대사성 알칼리증은 구토 등으로 인한 혈액량 감소 상태에서 흔히 나타나며, 이때 알도스테론 매개 기전을 통해 칼륨 손실이 추가로 발생한다.
  • 대사성 알칼리증 동안 혈장 중탄산염 농도가 급격히 상승하면 신장 근위세뇨관의 재흡수 능력을 초과하게 된다. 이때 과도한 중탄산염이 소변으로 배설되면서 전기적 중성을 맞추기 위해 양이온인 칼륨이 함께 배출된다.[14]

  • 알도스테론 과다 분비: 알도스테론은 신장에서 나트륨 재흡수와 칼륨 분비를 촉진하는 호르몬이다. 알도스테론 수치가 비정상적으로 높은 질환은 고혈압과 함께 과도한 칼륨 배설을 유발할 수 있다. 대표적인 예로는 신장 동맥 협착증과 부신 종양(콘 증후군, 즉 일차성 알도스테론증)이 있다. 쿠싱 증후군 역시 과도한 코르티솔이 Na+/K+ 펌프에 결합하고 알도스테론처럼 작용하기 때문에 저칼륨혈증을 일으킬 수 있다. 또한, 감초 추출물에 함유된 글리시리진 성분 섭취나 드물게 선천적인 효소(11-베타-하이드록시스테로이드 탈수소효소 유형 2) 결핍으로 인해 코르티솔이 알도스테론 수용체를 자극하게 되는 겉보기 미네랄 코르티코이드 과잉 증후군도 저칼륨혈증의 원인이 될 수 있다. 글리시리진은 일부 한약 제제, 사탕, 씹는 담배 등에서 발견될 수 있다.

  • 유전성 신장 질환: 바르터 증후군이나 기텔만 증후군과 같은 드문 유전성 신장 염분 수송체 결함 질환은 이뇨제와 유사한 방식으로 저칼륨혈증을 유발할 수 있다. 하지만 일차적으로 알도스테론 과잉 질병 상태와는 달리, 바르터 증후군 또는 기텔만 증후군에서는 혈압이 정상이거나 낮다.

2. 4. 세포 내로의 칼륨 이동

알칼리증 외에도 여러 요인이 세포 안으로 칼륨 이동을 촉진하여 일시적인 저칼륨혈증을 일으킬 수 있다. 이는 세포막에 있는 Na+/K+ 펌프가 자극되기 때문일 수 있다.[15] 칼륨 이동을 유발하는 주요 호르몬과 약물은 다음과 같다.

드물지만, 근육의 이온 채널이나 수송체에 유전적인 결함이 있는 저칼륨혈증성 주기적 마비라는 질환도 있다. 이 질환은 카테콜아민, 인슐린, 갑상선 호르몬 등에 의해 칼륨이 세포외액에서 근육 세포 안으로 과도하게 이동하게 만들어, 갑작스럽게 심한 저칼륨혈증과 근육 약화를 일으키는 발작을 유발할 수 있다.

2. 5. 기타 원인


  • 하루 4L에서 10L의 콜라를 장기간 과다하게 섭취할 경우 심각한 저칼륨혈증이 발생할 수 있다는 보고가 있다.[20] 이는 카페인의 이뇨 작용[21]과 과도한 수분 섭취가 결합된 결과로 추정되지만, 과도한 과당 섭취로 인한 설사와 관련이 있을 수도 있다.[22][23]
  • Pseudohypokalemia|의가성 저칼륨혈증영어은 혈액 샘플을 채취한 후, 샘플 내의 대사적으로 활동적인 세포가 칼륨을 과도하게 흡수하여 발생하는 칼륨 수치 감소를 의미한다. 이는 혈액 샘플이 처리되기 전에 몇 시간 동안 따뜻한 상태로 보관될 때 발생할 수 있는 검사 오류이다.[24]

3. 증상

저칼륨혈증의 증상은 혈중 칼륨 농도에 따라 다양하게 나타난다. 가벼운 정도의 저칼륨혈증은 증상이 없는 경우가 많지만, 혈압 상승이나[49][6] 부정맥 발생에 영향을 줄 수 있다.[49][6] 혈청 칼륨 농도가 낮아질수록 근육 약화, 근육통, 근경련, 변비 등 다양한 증상이 나타날 수 있으며, 심한 경우 이완성 마비, 횡문근융해증, 호흡억제, 심각한 부정맥 및 정신 증상까지 유발할 수 있다.[6][7][8][9][10]

3. 1. 경증 (3.0-3.5 mEq/L)

가벼운 정도의 저칼륨혈증은 보통 증상이 나타나지 않지만, 혈압 상승을 일으키거나[49][6] 부정맥 발생에 기여할 수 있다.[49][6]

3. 2. 중등증 (2.5-3.0 mEq/L)

혈청 칼륨 농도가 2.5–3.0 mEq/L (정상: 3.5–5.0 mEq/L)인 중등증 저칼륨혈증은 근무력증, 근육통, 진전 및 근경련(골격근 기능 장애로 인해)과 변비(평활근 기능 장애로 인해)를 유발할 수 있다.

3. 3. 중증 (< 2.5 mEq/L)

혈청 칼륨 농도가 2.5–3 meq/L(정상: 3.5–5.0 meq/L)인 중증 저칼륨혈증은 근무력증, 근육통, 진전 및 근경련(골격근 기능 장애로 인해)과 변비(평활근 기능 장애로 인해)를 유발할 수 있다.[6] 더 심한 저칼륨혈증에서는 이완성 마비 및 저반사가 나타날 수 있다. 혈청 칼륨 수치가 2 meq/L 미만인 매우 심한 저칼륨혈증은 횡문근융해증을 유발할 수 있으며,[7] 골격근 기능의 심각한 손상으로 인한 호흡억제가 발생하기도 한다.[8]

중증 저칼륨혈증은 심장 활동에도 영향을 미쳐 심각한 부정맥을 유발할 수 있다.[6][31] 또한 섬망, 환각, 우울증 또는 정신병과 같은 정신 증상이 동반될 수 있다.[9][10]

4. 진단

신체 칼륨의 대부분은 세포 내에 존재하며, 혈액을 포함한 세포외액에는 소량만 존재한다. 이 농도 차이는 나트륨-칼륨 펌프에 의해 유지되며, 근육과 신경 활동에 필수적이다. 특히 칼륨은 신경 세포가 활동 전위 후 휴지 상태로 돌아가는 데 중요한 역할을 한다.

세포외액의 칼륨 수치가 낮아지는 저칼륨혈증은 신경 및 근육 세포의 정상적인 전기적 활동을 방해할 수 있다. 신경 세포는 자극에 반응하기 어려워지고, 이는 근육 약화 등으로 이어질 수 있다.

특히 심장에서는 저칼륨혈증이 부정맥을 유발할 위험이 있다. 이는 칼륨 수치 저하가 심장 세포의 전기적 안정성을 해치고 재분극 과정을 지연시키기 때문이다.[31] 이러한 이유로 저칼륨혈증이 의심될 경우 혈액 검사나 심전도 검사 등을 통해 정확한 진단이 필요하다.

4. 1. 혈액 검사

정상적인 칼륨 수치는 3.5~5.0 mmol/L이며, 3.5 mmol/L (3.5 mEq/L 미만) 미만인 경우 저칼륨혈증으로 정의된다.[2][25]

4. 2. 심전도 검사

저칼륨혈증은 특징적인 심전도 변화(PR 간격 연장, ST 분절 및 T파 저하, U파 형성)를 유발한다.[4]

저칼륨혈증과 관련된 가장 초기 심전도 소견은 T파 높이의 감소이다. 이후 혈청 칼륨 수치가 더 감소하면 ST 분절이 내려가고 T파가 뒤집히는 현상(T파 역전)이 나타난다. 심실 푸르키녜 섬유의 재분극이 길어지면서 뚜렷한 U파가 발생하며, 이는 보통 V2 및 V3 유도에서 관찰된다. 이 U파는 종종 T파에 겹쳐져서, 혈청 칼륨 수치가 3 mEq/L 미만으로 떨어질 때 QT 간격이 길어진 것처럼 보이게 만든다.[26]

4. 3. 칼륨 결핍량 계산

칼륨 결핍량은 다음 공식을 사용하여 계산할 수 있다.

''K''결핍량 (mmol) = (''K''정상 최저치 − ''K''측정치) × 체중 (kg) × 0.4

한편, 칼륨의 일일 필요량은 체중(kg)에 1 mmol을 곱하여 계산한다. 칼륨 결핍량과 일일 칼륨 필요량을 더하면 mmol 단위로 보정해야 할 총 칼륨량이 된다. mmol을 13.4로 나누면 칼륨의 그램(g) 수를 얻을 수 있다.[27]

5. 치료

저칼륨혈증 치료의 핵심은 원인이 되는 문제를 해결하는 것이다. 예를 들어 식단을 개선하거나 설사를 치료하는 것이 포함된다.[6] 칼륨 손실이 심하지 않고 저칼륨혈증의 증상을 보이지 않는 환자는 특별한 치료가 필요하지 않을 수 있다.[6]

5. 1. 경증 저칼륨혈증

혈청 칼륨 농도가 3.0 mEq/L를 초과하는 경도 저칼륨혈증은 칼륨 함유 식품을 섭취하거나 정제 또는 시럽 형태의 염화칼륨 보충제를 복용(경구 보충제)하여 치료할 수 있다.[6] 칼륨이 풍부한 식품은 다음과 같다.

칼륨이 풍부한 식품[28][29]
종류식품 예시
말린 과일살구, 자두, 무화과
견과류(다양한 종류)
곡류밀기울 시리얼, 밀 배아
콩류리마콩
기타당밀
잎채소녹색 잎채소
채소브로콜리, 겨울 호박, 비트, 당근, 콜리플라워, 감자, 아보카도, 토마토
과일코코넛워터, 감귤류 과일 (특히 오렌지), 캔털루프, 키위, 망고, 바나나
육류적색 육류



하지만 칼륨이 풍부한 식품을 섭취하는 것만으로는 저칼륨혈증을 교정하기에 충분하지 않을 수 있으며, 칼륨 보충제가 권장될 수 있다.[29] 식품 속 칼륨은 대부분 인산염과 결합되어 있어, 구토, 이뇨제 사용 또는 비강 위관 흡인 등으로 발생할 수 있는 저염소혈증과 동반된 저칼륨혈증 교정에는 효과가 떨어질 수 있다. 또한, 식단을 통한 칼륨 보충은 비용이 많이 들거나, 많은 양의 식품 섭취로 인해 체중 증가를 유발할 수도 있다.[29] 따라서 혈청 칼륨과의 관계를 고려하여 식이 나트륨 섭취를 제한하고, 마그네슘 섭취량을 늘리는 것이 도움이 될 수 있다.[29]

경구 염화칼륨 보충제는 정확한 양의 칼륨을 제공하지만, 맛이 좋지 않고 메스꺼움이나 복통 같은 부작용이 있을 수 있다.[29] 대사성 산증과 관련된 저칼륨혈증의 경우에는 중탄산칼륨이 더 선호된다.[29]

5. 2. 중등증-중증 저칼륨혈증

혈청 칼륨 수치가 3.0 mEq/L 미만인 심한 저칼륨혈증의 경우 정맥 주사를 통한 칼륨 보충이 필요할 수 있다. 일반적으로 1리터의 생리식염수에 염화칼륨(KCl) 20~40 mEq를 희석하여 3~4시간에 걸쳐 투여한다.[30]

시간당 20~25 mEq와 같이 더 빠른 속도로 정맥 내 칼륨을 투여하면 심장에 칼륨 농도가 급격히 증가하여 심장 부정맥, 위험한 심장 블록 또는 심정지를 유발할 수 있다.[31] 따라서 빠른 속도의 주입은 일반적으로 중환자실과 같이 심장 박동을 지속적으로 모니터링할 수 있는 환경에서만 시행된다.[30]

정맥 내 칼륨 보충 시, 특히 고농도 칼륨을 사용할 경우 주입 부위의 화끈거림이나 드물게 발생하는 정맥염을 피하기 위해 중심 정맥관을 통한 주입이 권장된다.[32] 말초 정맥 주입이 불가피한 경우, 더 많은 양의 수액으로 칼륨을 희석하거나 정맥 주입액에 소량의 리도카인을 첨가하여 화끈거림을 줄일 수 있다.[30] 그러나 리도카인을 첨가하는 것은 의료 과실의 가능성을 높일 수 있다는 점에 유의해야 한다.[33]

심한 저칼륨혈증의 경우에도 안전성을 고려하여 경구 보충이 선호될 수 있으며, 급성기에는 서방형 제제(서서히 방출되는 약)는 피해야 한다.

5. 3. 칼륨 보존성 이뇨제

재발성이거나 치료에 저항성을 보이는 저칼륨혈증은 아밀로라이드(amiloride), 트리암테렌(triamterene), 스피로노락톤 (spironolactone), 에플레레논 (eplerenone)과 같은 칼륨 보존성 이뇨제로 치료할 수 있다.[29] 마그네슘은 칼륨 흡수의 보조인자이므로, 동반되는 저마그네슘혈증은 칼륨 보충을 억제할 수 있어 치료에 영향을 줄 수 있다.[29]

5. 4. 기타

저칼륨혈증 치료는 원인을 해결하는 것을 포함하며, 식단 개선, 설사 치료 또는 원인이 되는 약물 복용 중단 등이 있다. 칼륨 손실이 심하지 않고 저칼륨혈증 증상이 없는 사람은 치료가 필요하지 않을 수 있다.

급성 저칼륨혈증의 경우, 일반적으로 10 mEq의 칼륨을 보충하면 투여 직후 혈청 칼륨 수치가 약 0.1 mEq/L 정도 상승한다. 그러나 만성 저칼륨혈증 환자는 조직 재분포로 인해 보충에 시간이 걸린다. 예를 들어, 1 mEq/L의 칼륨 수치를 교정하려면 수일에 걸쳐 1000 mEq 이상의 칼륨을 보충해야 할 수 있다.[6]

6. 대중문화

래리 니븐의 공상과학 소설 『데스티니스 로드(Destiny's Road)』의 줄거리는 배경 세계의 칼륨 부족과 그로 인한 결핍, 그리고 세계 식민지 개척자들과 그들의 사회에 미치는 영향을 중심으로 전개된다.[34][35][36][37]

참조

[1] 논문 Current views on the diagnosis and management of hypokalaemia in children. 2016-07-01
[2] 논문 European Resuscitation Council Guidelines for Resuscitation 2010 Section 8. Cardiac arrest in special circumstances: Electrolyte abnormalities, poisoning, drowning, accidental hypothermia, hyperthermia, asthma, anaphylaxis, cardiac surgery, trauma, pregnancy, electrocution. 2010-10-01
[3] 서적 Principles and Practice of Geriatric Medicine Wiley 2006-01-01
[4] 서적 Rosen's Emergency Medicine - Concepts and Clinical Practice https://books.google[...] Elsevier Health Sciences 2013-01-01
[5] 서적 The Human Body in Health and Illness https://books.google[...] Elsevier Health Sciences 2014-01-01
[6] 논문 Increased blood pressure during potassium depletion in normotensive men 1989-01-01
[7] 논문 Hypokalemia induced rhabdomyolysis. 2011-01-01
[8] 서적 Brenner and Rector's The Kidney E-Book https://books.google[...] Elsevier Health Sciences 2011-01-01
[9] 웹사이트 Symptoms and Signs of Low Potassium (Hypokalemia) https://www.emedicin[...] 2021-04-21
[10] 논문 Hypokalemia and Psychosis: A Forgotten Association 2016-01-01
[11] 논문 The abuse of diuretics as performance-enhancing drugs and masking agents in sport doping: pharmacology, toxicology and analysis: Diuretics in sport doping 2010-09-01
[12] 논문 Abuse and clinical value of diuretics in eating disorders therapeutic applications 2011-04-01
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[15] 논문 Potassium 1998-01-01
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[17] 논문 Medication-induced hypokalemia 2015-03-01
[18] 논문 Methylphenidate has mild hyperglycemic and hypokalemia effects and increases leukocyte and neutrophil counts 2020-07-02
[19] 논문 Unusual causes of hypokalaemia and paralysis 2006-02-08
[20] 논문 Cola-induced hypokalaemia: pathophysiological mechanisms and clinical implications 2009-06-01
[21] 논문 Natriuretic effect of caffeine: assessment of segmental sodium reabsorption in humans 2002-11-01
[22] 논문 Cola-induced hypokalaemia: a super-sized problem 2009-06-01
[23] 웹사이트 Health.yahoo.com http://health.yahoo.[...] Health.yahoo.com 2012-03-10
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